데이터베이스에서 논리적 데이터 독립성과 물리적 데이터 독립성

 

데이터베이스 시스템을 설계할 때 중요한 개념 중 하나가 데이터 독립성(Data Independence)입니다. 데이터 독립성은 데이터베이스의 구조를 변경하더라도 응용 프로그램이나 사용자들이 영향을 받지 않도록 하는 성질을 의미합니다. 이는 데이터베이스의 유지보수를 용이하게 하고 확장성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

데이터 독립성은 크게 논리적 데이터 독립성(Logical Data Independence)과 물리적 데이터 독립성(Physical Data Independence)으로 나뉩니다. 이를 이해하기 위해 데이터베이스의 3단계 스키마 구조를 먼저 살펴보겠습니다.

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3단계 스키마 구조

데이터베이스는 일반적으로 다음 세 가지 수준의 스키마를 가집니다.

1. 외부 스키마(External Schema): 사용자나 응용 프로그램이 데이터베이스를 어떻게 보는지를 정의하는 계층입니다. 즉, 특정 사용자가 접근할 수 있는 데이터의 범위와 형식을 결정합니다.
2. 개념 스키마(Conceptual Schema): 데이터베이스의 전체적인 논리적 구조를 정의하는 계층입니다. 데이터의 관계, 제약 조건 등을 포함하며, 데이터 모델의 근간이 되는 부분입니다.
3. 내부 스키마(Internal Schema): 데이터가 실제로 물리적으로 저장되는 방식을 정의하는 계층입니다. 저장 구조, 인덱스, 압축 방식 등의 요소가 포함됩니다.

이제 논리적 데이터 독립성과 물리적 데이터 독립성이 무엇인지 살펴보겠습니다.

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논리적 데이터 독립성(Logical Data Independence)

논리적 데이터 독립성이란 개념 스키마가 변경되더라도 외부 스키마(사용자 인터페이스나 응용 프로그램)가 영향을 받지 않는 성질을 의미합니다. 즉, 데이터의 논리적 구조를 변경하더라도 응용 프로그램이 수정될 필요가 없도록 하는 것입니다.

논리적 데이터 독립성이 필요한 이유

• 데이터 모델을 확장하거나 수정할 때 기존 응용 프로그램을 변경하지 않고 유지할 수 있음
• 새로운 관계(Relation)나 속성(Attribute)을 추가할 때 기존 사용자 인터페이스에 영향을 주지 않음
• 데이터베이스 관리의 유연성이 증가함

예를 들어, 고객 정보를 관리하는 데이터베이스에서 기존에는 고객 이름과 주소만 저장했는데, 나중에 이메일 정보를 추가해야 한다고 가정해 봅시다. 개념 스키마에서 email 속성을 추가한다고 해도, 기존 응용 프로그램이 name과 address만 사용하고 있다면, 이 응용 프로그램은 변경 없이 계속 정상적으로 작동할 수 있습니다. 이러한 성질이 논리적 데이터 독립성입니다.

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물리적 데이터 독립성(Physical Data Independence)

물리적 데이터 독립성이란 데이터의 저장 방식(내부 스키마)이 변경되더라도 개념 스키마와 외부 스키마가 영향을 받지 않는 성질을 의미합니다. 즉, 데이터의 물리적 저장 구조를 변경하더라도 응용 프로그램이 수정될 필요가 없습니다.

물리적 데이터 독립성이 필요한 이유

• 성능 최적화를 위해 데이터 저장 구조를 변경하더라도 기존 응용 프로그램이 영향을 받지 않도록 함
• 새로운 저장 장치(SSD, 클라우드 저장소 등)로 데이터베이스를 이전할 때도 데이터 모델을 수정할 필요 없음
• 인덱스 추가, 파일 구조 변경 등의 작업을 유연하게 수행 가능

물리적 데이터 독립성의 예

예를 들어, 현재 고객 정보를 저장하는 방식이 기존에는 행(Row) 기반 저장 방식이었다가, 성능 최적화를 위해 컬럼(Column) 기반 저장 방식으로 변경되었다고 가정해 보겠습니다. 이러한 변경은 내부 스키마에서 발생하는 것이므로, 개념 스키마나 외부 스키마에는 영향을 미치지 않습니다. 즉, 응용 프로그램은 데이터가 어떻게 저장되는지 신경 쓰지 않고 동일하게 데이터를 조회하고 사용할 수 있습니다.

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논리적 데이터 독립성과 물리적 데이터 독립성 비교

구분 논리적 데이터 독립성 물리적 데이터 독립성

구분	논리적 데이터 독립성	물리적 데이터 독립성
변경 대상	개념 스키마	내부 스키마
영향 범위	외부 스키마에 영향을 주지 않음	개념 스키마에 영향을 주지 않음
주요 목적	데이터 모델 변경 시 응용 프로그램 보호	물리적 저장 구조 변경 시 논리적 모델 보호
예제	새로운 속성 추가, 테이블 분할 등	저장 파일 구조 변경, 인덱스 최적화 등

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결론

데이터 독립성은 데이터베이스의 유지보수와 확장성을 높이는 중요한 개념입니다. 논리적 데이터 독립성은 개념 스키마 변경 시 응용 프로그램이 영향을 받지 않도록 하며, 물리적 데이터 독립성은 저장 구조 변경 시 논리적 데이터 모델이 영향을 받지 않도록 합니다. 이러한 독립성을 보장함으로써 데이터베이스 시스템의 유연성과 안정성을 높일 수 있습니다.

데이터베이스를 설계하고 운영할 때, 논리적 및 물리적 데이터 독립성을 고려하여 변경이 필요할 때 최소한의 영향만 미칠 수 있도록 계획하는 것이 중요합니다. 이를 통해 데이터베이스 시스템을 보다 효율적으로 관리하고, 유지보수 비용을 줄일 수 있습니다.